DE3852468T2 - Unwuchtkontrolle für Waschmaschinen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Unwuchtsteuerungen für Waschmaschinen oder dergleichen.
• Waschmaschinen mit einem drehbaren, perforierten Zylinder oder einer Trommel sind sowohl für kommerzielle als auch für Haushalts-Zwecke bekannt. Die Trommel befindet sich innerhalb eines Gehäuses und kann auf einer vertikalen oder einer horizontalen Achse angeordnet werden, wobei letzterer Fall für kommerzielle Waschmaschinen typischer ist.
• Nachdem textile Güter oder dergleichen in die Trommel geladen sind, kann eine Hauptsteuerung betätigt werden. Dies führt eine Programmsteuerung des Betriebs der verschiedenen die Waschmaschine bildenden Mechanismen durch. Während zahlreiche Varianten möglich sind, handelt es sich dabei typischerweise um einen Waschgang, einen Schleudergang, der ein Drehen der Trommel zum Austreiben von Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft beinhaltet, einen Spülgang und einen weiteren Schleudergang.
• In Maschinen, in denen sich die Trommel um eine vertikale Achse dreht, ist üblicherweise ein Rührwerk vorgesehen, welches in typischer Weise hin- und hergeht, um die Waschwirkung zu steigern. In Maschinen, in denen sich die Trommel um eine horizontale Achse dreht, dreht sich die Trommel mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit, so daß die textilen Güter reversiert werden, um eine Rührwirkung zur Begünstigung des Waschvorgangs zu erreichen.
• Es ist ein hinlänglich erkanntes Problem, daß eine extreme Vibration dieser Maschinen hervorgerufen wird, wenn die nassen Güter nicht gleichförmig um die Trommelachse herum verteilt sind und diese während des Schleudergangs auf hohe Drehzahlen beschleunigt wird. Derartige Zustände ungleich mäßiger Ladung können Unwucht-Zentrifugalkräfte hervorrufen, die im schlimmsten Fall Ursache dafür sind, daß sich die Trommel von ihrer Lagerung löst. Selbst mäßige Unwucht- Beladungen verursachen Vibrationen, welche die Lebensdauer der Lager und anderer Bauteile der Maschine spürbar verringert.
• Verschlimmert werden diese Probleme in kommerziellen Waschmaschinen, in denen die Trommel zur Drehung um eine horizontale Achse gelagert ist. Trommeldurchmesser können bis zu 1,12 m (44 Zoll) oder darüber betragen, bei einem Wasch-Beladungsgewicht in der Größenordnung von 62,5 kg (125 Pfund). Im Waschgang wird mit einer relativ niedrigen Drehzahl gearbeitet. Die End-Schleuderdrehzahl der Trommel zum Austreiben von Flüssigkeit erzeugt Zentrifugalkräfte, die ein Vielfaches der Schwerkraft betragen. Bei diesen extremen Drehzahlen wird die Gefährlichkeit einer Beladungs-Unausgeglichenheit noch gesteigert. In Erkennung dieser Umstände wurde es allgemeine Praxis, die Trommel zunächst auf eine Verteilungsdrehzahl zu beschleunigen, bei der die von der Beladung erzeugte Zentrifugalkraft annähernd zwei g beträgt. Anschließend wird die Trommel auf eine höhere, Flüssigkeits- Austreibdrehzahl beschleunigt, bei der Zentrifugalkräfte erzeugt werden, die annähernd 300 g erreichen.
• Für dieses Problem wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen. Vornehmlich zielen diese Lösungen auf den Einsatz einer mechanischen Einrichtung zum Feststellen eines Versatzes der Trommel ab, um einen Versatz des Behälters durch eine ungleichmäßige Beladung zu erfassen. Dies beinhaltet in üblicher Weise die Verwendung eines Schalters, welcher Mittel zum Verringern der Trommeldrehzahl betätigt. In einigen Fällen wird der Motor abgeschaltet, um eine Neuverteilung der Beladung von Hand zu ermöglichen. In anderen Fällen reduziert die Steuerung die Drehzahl, damit sich die Beladung von selbst neu verteilen kann, woraufhin die Trommel automatisch erneut beschleunigt wird, in der Erwartung, daß nun eine gleichmäßige Verteilung erreicht ist.
• Eines der Probleme beim Einsatz von Schaltern ist der Mangel an Empfindlichkeit. D.h.: zur Betätigung des Schalters ist eine ziemlich starke Amplitude des Trommel-Versatzes erforderlich. Damit können relativ starke Kräfte erzeugt werden, bevor eine Drehzahlverringerung stattfindet, um die Beanspruchungen der Rotor-Lagerungen und anderer Bauteile der Maschine zu verringern. Verkompliziert wird dies noch durch den Umstand, daß Schalter als Ergebnis von Vibrationen für Fehlfunktionen anfällig sind. Sie sind mithin nicht so zuverlässig, wie dies erwünscht ist.
• Ein weiteres Problem, welches ebenfalls in Zusammenhang mit der Empfindlichkeit steht, besteht darin, daß die Fühleinrichtung nicht eher auf Unwucht-Zustände der Beladung anspricht, bis die Trommel ihre relativ hohen Schleuderdrehzahlen erreicht hat, bei denen die sich ergebenden Zentrifugalkräfte einen Wert haben, der zu Schäden führt.
• Darüber hinaus gibt es begrenzte Vorschläge für den Einsatz elektrischer Mittel zum Erfassen eines ungleichmäßigen Beladungszustands, wie beispielsweise in der US-A-2,917,175. Nach Kenntnis der Anmelderin gab es keine kommerzielle Verwertung von anderen Mitteln als der "mechanischen" Detektoreinrichtung.
• In dem angegebenen Patent wird erkannt, daß sich der Motorstrom als Funktion der Drehmomentschwankungen ändert, welche aus einem Beladungs-Ungleichgewicht resultieren, was die unerwünschten Zentrifugalkräfte an der Trommel hervorruft. Allerdings ist dort vorgeschlagen, die Phasenverschiebung in dem von dem Motor aufgenommenen Strom zu erfassen, um als Mittel zum Erkennen von durch Beladungs- Ungleichgewicht hervorgerufenen Zentrifugalkräften zu fungieren, welche Schwankungen im Drehmoment zum Drehen der Trommel verursachen.
• Die DE-A-34 16 639 beschreibt eine Mikrocomputer-Schleudergang- Steuerung, die bei einer vorbestimmten Drehzahl mit dem Messen der Zeitspanne beginnt, welche die Maschine benötigt, um auf eine spezifizierte höhere Drehzahl zu beschleunigen. Dies geschieht, nachdem das Ungleichgewicht von einer Einrichtung zum Bestimmen eines gewissen, nicht-spezifizierten Stroms oder einer nicht-spezifizierten Drehzahl gemessen wurde. Die FR-A-23 11 883 und die FR-A-24 96 136 offenbaren beide elementare Analog-Schaltkreise zum Bestimmen eines Beladungs- Ungleichgewichts. Insbesondere überwacht die FR-A-23 11 883 den Antriebsmotorstrom, und wenn die Momentan-Amplitude dieses Stroms einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird angenommen, daß ein Beladungs-Ungleichgewicht aufgetreten ist, und der Schleuderzyklus wird entsprechend gesteuert. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf dieser Druckschrift.
• Erfindungsgemäß wird eine Unwuchtsteuerung für eine Waschmaschine geschaffen, die eine perforierte Trommel enthält, in der Güter zum Waschen untergebracht werden, eine Elektromotor-Antriebseinrichtung zum Drehen der Trommel aufweist, eine Hauptsteuereinrichtung für die Maschine besitzt, welche Mittel zum Steuern der elektrischen Antriebseinrichtung und der Drehung der Trommel aufweist, umfassend eine Einrichtung zum Beschleunigen der Trommeldrehung auf eine relativ hohe Drehzahl zum Austreiben von Flüssigkeit aus den darin enthaltenen Gütern durch Zentrifugalkraft; eine Einrichtung zum Ableiten von der Elektromotor-Antriebseinrichtung eines "Echtzeit"-Stromsignals im Verhältnis zu dem von dem Motor aufgenommenen Strom, wobei dieser Strom seinerseits im Verhältnis steht zu dem zum Drehen der Trommel erforderlichen Drehmoment, wobei die Drehmomentanforderung für den Motor zyklisch im Verhältnis zu einer möglichen Ungleichmäßigkeit in der Beladung innerhalb der sich drehenden Trommel und zu den dadurch erzeugten Zentrifugalkräften variiert; eine Einrichtung zum Erzeugen eines "Unwuchtsteuer"-Signals auf der Grundlage des Betrags des "Echtzeit"-Signals; eine Einrichtung, die auf das "Unwuchtsteuer"-Signal anspricht, um die Drehzahl der Trommel zu verringern und so eine Beschädigung der Maschine durch Zentrifugalkräfte zu vermeiden, die aus einer ungleichmäßigen Beladung resultieren, wenn die Trommel mit der Austreib-Drehzahl gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines "Unwuchtsteuer"-Singals aufweist: eine Einrichtung zum Mitteln des "Echtzeit"-Signals, wobei die Zeitkonstante für die Mittelungeinrichtung derart beschaffen ist, daß das ausgegebene "Mittelungs"-Signal im Verhältnis steht zu dem mittleren Strom, welcher von dem Motor während einer relativ geringen Anzahl von Umdrehungen aufgenommen wird; eine Einrichtung zum Abziehen des "Mittelungs"-Signal von dem "Echtzeit"-Signal, um ein "Unwucht-Drehmoment"-Ausgangssignal abwechselnder Polarität zu erhalten, dessen Amplitude im Verhältnis steht zu den Schwankungen des Motordrehmoments, die aus den durch das Beladungs-Ungleichgewicht erzeugten Zentrifugalkräften resultieren; und eine Einrichtung, die auf die Ampltitude des "Unwucht-Drehmoment"-Signals, wenn dieses einen vorbestimmten Betrag (welcher die maximal zulässige Unwucht-Zentrifugalkraft repräsentiert) übersteigt, anspricht, um das "Unwucht-Steuerung"- Ausgangssignal zu erzeugen.
• Mit Hilfe dieser Ausgestaltung wird eine Steuerung mit verbessertes Empfindlichkeit beim Erfassen eines Unwuchtzustands erhalten, wodurch die Zentrifugal-Lasten und Vibrationen, denen die Maschine ausgesetzt ist, minimiert werden. Außerdem erfaßt die Steuerung einen Unwuchtzustand bei relativ niedrigen Trommeldrehzahlen, was einerseits die Unwucht-Belastungen der Maschine minimiert und andererseits die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß eine Beladung die Möglichkeit einer geeigneten Eigen-Neuverteilung hat, ohne daß ein Eingriff von Hand erforderlich wäre.
• Im folgenden wird beispielhaft eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Waschmaschine mit einer Unwuchtsteuerung; und
• Fig. 2 ein schematisches Diagramm der vorliegenden Unwuchtsteuerung, aufgeteilt in seine Blockdiagramm-Bestandteile bei Darstellung von dort erzeugten Steuersignalen.
• Die erfindungsgemäße Unwuchtsteuerung ist in erster Linie ausgelegt für den Einsatz in Waschmaschinen, insbesondere Waschautomaten, die eine perforierte Trommel 10 (Fig. 1) enthalten, in die textile Güter, beispielsweise Kleidungsstücke eingebracht werden können. Die Trommel befindet sich in einem Behälter, in welchem Wasser für einen Waschgang eingeleitet werden kann, welcher das Umrühren der textilen Güter beinhaltet. Anschließend wird das Wasser abgelassen. Als nächstes kann die Trommel einen Spülgang vornehmen und anschließend einen Schleudergang, bei dem die Trommel mit hoher Drehzahl gedreht wird, um das meiste Wasser aus den textilen Gütern durch Zentrifugal-Wirkung auszutreiben.
• Es gibt eine große Vielfalt von in Waschmaschinen verwendeten Gangfolgen, ebenso wie einen umfangreichen Bereich für die jeweilige Zeitdauer der einzelnen Gänge. Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung in kommerziellen Waschmaschinen, bei denen die Trommel drehbar um eine horizontale Asche gelagert ist. Eine durch ein Bezugszeichen 12 angedeutete Wasch-Hauptsteuerung kann von Hand betätigbare Schalter zum Auswählen einer gewünschten Gang folge ebenso wie der Zeit für eine gegebene Folge, beispielsweise den Waschgang, aufweisen. Die Steuerung 12 kann eine Mikroprozessorschaltung verwenden, welche digitale Signale erzeugt, die zu einer Schnittstellen- Platine 14 übertragen werden, um Analogsignale zu generieren. Die Analogsignale bilden einen Steuereingang für einen Treiber 16 veränderlicher Frequenz, der einen Antriebsmotor 18 für die Trommel 10 steuert.
• Die Hauptsteuerung 12 erzeugt die notwendigen Signale, um die verschiedenen Ventile, Pumpen und anderen Teile, die in Waschmaschinen verwendet werden, zu betätigen und zeitfolgerichtig anzusteuern. Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung reicht es aus, zu verstehen, daß diese Steuerung die Eingangsgrößen zum Steuern des Antriebs veränderlicher Frequenz für den Antriebsmotor 18 liefert. Der Treiber veränderlicher Frequenz ist gleichermaßen eine Treibereinrichtung für veränderliche Drehzahl für Elektromotoren, die speziell in jüngerer Zeit den Wegfall von aufwendigeren mechanischen Einrichtungen zum Antreiben von Waschmaschinentrommeln ermöglicht haben.
• Die hier verwendete Hauptsteuerung 12 ist vorzugsweise von bekannter Art, bei der die Drehung der Trommel 10 bei relativ niedriger Geschwindigkeit während des Waschgangs veranlaßt wird. Um Vergleichswerte anzugeben, würde diese Drehzahl typischerweise 35 UPM betragen. Diese Drehzahl erzeugt bei einer Trommel mit einem Durchmesser von 1,12 m (44 Zoll) Zentrifugalkräfte von annähernd 0,7 g, was zu einer Reversierwirkung der Beladung zur Unterstützung der Waschwirkung führt. Wenn dieser Gang beendet ist (und das Wasser abgelassen ist), wird die Trommel auf eine Verteilungsgeschwindigkeit beschleunigt, bei der die bei einer Drehzahl von 60 UPM erzeugten Zentrifugalkräfte etwa 2 g betragen. Nachdem sich die Beladung bei der Verteilungsgeschwindigkeit stabilisiert hat, wird die Trommel auf eine hohe Drehzahl beschleunigt, wie sie zum Austreiben von Flüssigkeit erforderlich ist. Dies kann schrittweise erfolgen, beispielsweise bei Schleudergang-Drehzahlen von 350 UPM und anschließend 700 UPM.
• In jedem Fall ist es bei der Beschleunigung der Trommel 10 auf diese Schleuderdrehzahlen, daß ein Ungleichgewicht der Stoff-Beladung innerhalb der Trommel 10 zu einem Problem werden kann. Um dieses Problem zu vermeiden und ein Drehen einer nicht im Gleichgewicht befindlichen Beladung bei Drehzahlen zu vermeiden, welche Zentrifugalkräfte erzeugen würden, die imstande wären, die brauchbare Lebensdauer der verschiedenen Waschmaschinen-Bauteile zu verringern, wird von dem Treiber veränderliche Frequenz 16 an eine Unwucht-Steuerung 20 ein Eingangssignal geliefert. Wie im folgenden detailliert beschrieben werden wird, erzeugt die Unwuchtsteuerung 20 ein Eingangssignal für die Hauptsteuerung 12, welche ihrerseits ein Eingangssignal für den Treiber veränderlicher Frequenz derart erzeugt, daß eine Verringerung der Motordrehzahl erfolgt. Der Treiber 16 veränderlicher Frequenz liefert ein kontinuierliches Eingangssignal an die Unwuchtsteuerung 20. Dieses Eingangssignal ist ein "Echtzeit"-Stromsignal entsprechend der von dem Motor 12 beim Drehen der Trommel 10 aufgenommenen Leistung. Dargestellt ist es unten links in Fig. 2.
• Fig. 2 zeigt außerdem die Elemente der Unwucht-Steuerung in Blockdiagrammform. Die Signalformen, welche durch diese Elemente gebildet werden, sind unterhalb der zugehörigen Elemente der Steuerung veranschaulicht.
• Funktionell gesehen, erkennt man, daß das "Echtzeit"-Eingabesignal der Steuerung 20 ein veränderliches Gleichstromsignal ist. Die Schwankungen in der Stärke dieses Signals stehen im Verhältnis zu den Schwankungen der Drehmomentanforderungen zum Drehen der Trommel. Gibt es ein Beladungs-Ungleichgewicht, so entsteht eine radiale Kraft veränderlicher Stärke, die zu entsprechend schwankenden Drehmomentanforderungen beim Drehen der Trommel führt. Der Betrag der Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Pegel des Strom-(Leistungs)- Signal steht im Verhältnis zu der Unwucht-Zentrifugalkraft an der Trommel. Die Frequenz der Veränderung dieser Signalstärke ist direkt proportional zur Drehzahl der Trommel 10. Die mittlere Stärke des Eingangssignals ist proportional zu der Leistung, die zum Drehen der Trommel erforderlich ist. D.h.: wenn alle Dinge gleich sind, gilt, daß je stärker die Belastung der Trommel ist, desto größer die Leistung ist, die zur Drehung der Trommel mit gegebener Drehzahl aufgebracht werden muß.
• Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wird das "Echtzeit"-Eingangssignal einem Mittelwert-Verstärker 22 zugeführt, dessen Ausgangssignal ein "Mittelungs"-Signal mit einer Stärke ist, welche das durchschnittliche Drehmoment über eine relativ geringe Anzahl von Umdrehungen beim Treiben der Trommel 10 wiederspiegelt.
• Dieses "Mittelungs"-Signal wird zu einem Eingangssignal für einen Differenzverstärker 24, dessen anderes Eingangssignal das "Echtzeit"- Eingangssignal von dem Treiber 16 veränderlicher Frequenz ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers ist dann ein "Unwucht-Drehmoment"-Signal abwechselnder Polarität, dessen Betrag proportional zu den Schwankungen der Drehmomentanforderungen ist, die sich aus einer nicht im Gleichgewicht befindlichen Beladung ergeben. Dies wiederum spiegelt die sich ergebenden, unerwünschten Kräfte wieder, denen die Trommellager und weitere Bauteile der Maschine ausgesetzt wären.
• Dann kommen die folgenden Mittel zum Einsatz, um ein "Unwuchtsteuer"-Signal zu erzeugen, wenn die Beladungs-Unwucht einen voreingestellten Grenzwert übersteigt. Das "Unwuchtsteuer"-Signal wird dann dazu verwendet, die Trommeldrehzahl zu verringern, wie im folgenden ausführlicher erklärt werden wird.
• Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers kann einem Verstärker 26 zugeführt werden, der die weitere Funktion hat, äußeres "Rauschen" oder Radio-(Hoch-)Frequenzen auszufiltern, zusätzlich zur Verstärkung des "Unwucht-Drehmoment"-Signals.
• Das "Unwucht-Drehmoment"-Wechselstromsignal wird dann von einem Vollweggleichrichter 28 und einem Tiefpaßfilter 30 in ein gemitteltes Gleichstromsignal einer einzigen Polarität umgesetzt.
• Ein Referenzsignalgenerator 32 liefert ein Eingangssignal für einen Vergleicher 34. Das andere Eingangssignal des Vergleichers 34 ist das "Unwucht-Drehoment"-Signal. Die Stärke des Referenz-Signals repräsentiert die maximal zulässige Zentrifugalkraft für die Maschine bei einer nicht im Gleichgewicht befindlichen Beladung. Wenn die Stärke des gemittelten "Unwucht-Drehmoment"-Signals die Stärke des Referenzsignals übersteigt, wird das "Unwuchtsteuer"-Signal erzeugt und von dem Vergleicher 34 an die Hauptsteuerung 12 gegeben. Ansprechend auf ein "Unwuchtsteuer"-Signal liefert die Hauptsteuerung 12 über die Schnittstellen-Platine 14 und den Trieber veränderlicher Frequenz, 16, ein geeignetes Eingangssignal, um die Drehzahl des Motors 18 und der Trommel 10 zu senken.
• Es sei angemerkt, daß der Pegel des "Referenz"-Signals so eingestellt wird, daß er auf das maximale Beladungs-Ungleichgewicht bei der relativ geringen Verteilungsgeschwindigkeit der Trommel anspricht, welche keine nicht-akzeptierbaren Unwucht-Beladungs-Kräfte auf die Trommel einwirken läßt, wenn diese zum Austreiben von Flüssigkeit im Schleuderzyklus auf höhere Drehzahlen weiterbeschleunigt wird.
• In der weiteren Darstellung ist das "Echtzeit"-Signal (links unten in Fig. 2) mit einer fortschreitend zunehmenden Amplitude dargestellt, was veranschaulicht, daß durch ein Beladungs-Ungleichgewicht eine zunehmende Zentrifugalkraft erzeugt wird, wenn die Trommel auf ihre Beschleunigungsdrehzahl beschleunigt wird. Das "Mittelungs"-Signal bleibt auf konstanter Amplitude, wobei es eine Funktion des Beladungs-Gewichts ist. Das "Unwucht-Drehmoment"-Signal erhöht sich in seiner Amplitude progressiv, was wiederum die aus dem Beladungs-Ungleichgewicht resultierende Zunahme der Zentrifugalkraft wiederspiegelt. Man beachte, daß mit zunehmender Drehzahl die schrittweise zeitliche Erhöhung unzureichend ist, um eine Zunahme des "mittleren" Drehmoments wiederzugeben.
• Die weitere Verstärkung des "Drehmoment-Unwucht"-Signals und seine Gleichrichtung und Mittelung führen zu einer progressiv zunehmenden Eingangssignalstärke für den Vergleicher 34. Wenn die Stärke dieses Gleichstrom- "Unwucht-Drehmoment"-Signals die Stärke des "Referenz" Signals übersteigt, wird das "Unwuchtsteuer"-Signal erzeugt und der Hauptsteuerung 12 zugeführt, und die Drehzahl der Trommel wird auf ihre Reversierdrehzahl reduziert, um die Beladung neu zu verteilen. Die Hauptsteuerung ist so programmiert, daß sie anschließend die Trommel 10 wieder auf ihre Verteilungsgeschwindigkeit beschleunigt, mit der Ausnahme, daß die Beladung dann korrekt gleichverteilt ist für die Beschleunigung der Trommel auf die Flüssigkeits-Austreibdrehzahlen beim Schleudergang.
• Im folgenden werden die Komponenten der Unwuchtsteuerung 20 im einzelnen näher beschrieben. Die Mittelwertverstärkerschaltung 24 kann Eingangswiderstände 36, 38 aufweisen, denen das "Echtzeit"-Stromsignal aufgeprägt wird. Das dadurch erzeugte Spannungssignal liefert ein Eingangssignal für einen eine hohe Verstärkung aufweisenden Verstärker 40. Eine Rückkopplungsschaltung aus Widerständen 42, 44 und einem Kondensator 46 filtert den pulsierenden Anteil des Leistungssignals aus und liefert ein Signal, welches die mittlere, von dem Motor 18 gezogene Leistung wiederspiegelt. Die durch diese Rückkopplung gebildete Zeitkonstante entspricht annähernd der Zeit für 3-4 Umdrehungen der Trommel 10 bei deren Verteilungsdrehzahl.
• Die Differenzverstärkerschaltung 24 kann einen Eingangswiderstand 48 aufweisen, über den das "Mittelungs"-Signal einem Verstärker 50 zugeführt wird. Das "Echtzeit"-Signal wird über Eingangswiderstände 52, 54 einem zweiten Eingang des Verstärkers 50 zugeführt. Ein Rückkopplungswiderstand 56 vervollständigt die Differenzverstärkerschaltung 24. Die Widerstände 52, 54 fungieren als Kalibrierwiderstände mit dem Ziel, daß der Ausgang des Differenzverstärkers 24 das "Echtzeit"-Signal von dem "Mittelungs"-Signal subtrahiert. Das ausgegebene "Unwucht- Drehmoment"-Signal spiegelt dann die Schwankungen in den Leistungsanforderungen wieder, welche durch die ungleichmäßige Beladung hervorgerufen werden.
• Die HV-Filter/Verstärker-Schaltung 26 kann einen an einen Eingang eines Verstärkers 60 angeschlossenen Eingangswiderstand 58 aufweisen, wobei der andere Eingang des Verstärkers auf Masse gelegt ist. Die Filterfunktion wird durch einen Rückkopplungskreis mit einem Widerstand 62 und einem Kondensator 64 realisiert. Die Werte der Rückkopplungsschaltung sind so ausgewählt, daß Frequenzen ausgefiltert werden, die wesentlich größer sind als die 60 Zyklen pro Minute betragenden Schwankungen der Signalstärke im Verhältnis zu der Verteilungsdrehzahl der Trommel, insbesondere "Rauschen", d. h., relativ hohe Frequenzen, die häufig dem Primärsignal bei starker Verstärkung anhaften.
• Die Vollweggleichrichterschaltung 28 kann Eingangswiderstände 66, 68 aufweisen, die ein Eingangssignal für einen Verstärker 70 liefern, dessen anderer Eingang auf Masse gelegt ist. Durch Dioden 72 und einem Widerstand 74 wird ein Rückkopplungskreis gebildet. Ein Ausgangswiderstand 76 vervollständigt diese Schaltung.
• Die Tiefpaßfilterschaltung 30 kann einen Verstärker 78 aufweisen, dessen einem Eingang das pulsierende Gleichstrom-Ausgangssignal des Gleichrichters 28 zugeführt wird, während der andere Eingang auf Masse gelegt ist. Ein Rückkopplungskreis aus einem Widerstand 77 und einem Kondensator 79 liefert die gewünschte Filterwirkung.
• Der Referenzsignalgenerator 32 kann ein Potentiometer 80 enthalten, welches zwischen eine geregelte Gleichspannungsversorgungsquelle und Masse geschaltet ist, wobei ein einstellbarer Ausgangs-Schleiferarm 82 vorgesehen ist. Der Schleiferarm wird so eingestellt, daß die Stärke des "Referenz"-Signals die maximalen Unwucht-Kräfte wiedergibt, die zugelassen werden, wenn sich die Trommel 10 bei ihren Flüssigkeits-Austreib-Drehzahlen dreht.
• Die Vergleicherschaltung 34 kann einen Verstärker 84, einen Ausgangswiderstand 86 und eine Diode 88 aufweisen.
• Die Auswahl der verschiedenen Bauteile der Unwuchtsteuerung 20 liegt im Bereich des Wissens eines Durchschnittsfachmanns, welcher erkennt, daß im Hinblick auf Sicherheitserwägungen relativ geringe Spannungspegel zum Einsatz gelangen.
• Gemäß einem speziellen Aspekt dreht sich die Trommel 10 um eine horizontale Achse. Die Wasch-Hauptsteuerung 12 enthält eine Einrichtung zum Erzeugen von Signalen, die über die Schnittstelle 14 und den Treiber 16 veränderlicher Frequenz den Motor so ansteuert, daß die Trommel sich mit einer Drehzahl dreht, die weniger als eine Kraft von einem "g" für die zu waschenden Stoffe erzeugt. Die Stoffe werden dann zu einem Teil in der Trommel hoch getragen und kippen dann nach unten, um eine Rührwirkung zu erzielen, welche den Waschvorgang begünstigt. Als Beispiel sei für einen Trommeldurchmesser von 1,12 m (44 Zoll) eine Drehzahl von 45 UPM angemessen, was annähernd 0,7 g erzeugt.
• Nach einer vorbestimmten Zeit kann von einer Pumpe automatisch Wasser abgelassen werden. Das Ausgangssignal der Hauptsteuerung verursacht dann, daß die Trommel 10 dann relativ langsam beschleunigt wird (8-10 Sekunden), um eine Verteilungsdrehzahl von 60 UPM zu erzeugen, was annähernd 2 g erzeugt.
• In diesem Verteilungsgang werden die verschiedenen zu waschenden Teile der Beladung im allgemeinen etwa gleichförmig über die Innenfläche der Trommel verteilt, wobei lediglich minimale Zentrifugalkräfte wirken, welche die Trommel aus ihrer Achse verlagern, wenn diese zunächst für eine endliche Zeitspanne auf 360 UPM und dann auf 700 UPM beschleunigt wird, was Kräfte von 70 g bzw. 280 g hervorruft. Offensichtlich würde jedes Beladungs-Ungleichgewicht bei diesen höheren Drehzahlen zu g-Kräfte führen, welche zerstörerische Wirkung hätten.
• Die erfindungsgemäße Unwuchtsteuerung ist so ausgelegt, daß zerstörerische Zentrifugalkräfte im wesentlichen dadurch beseitigt werden, daß ungleichmäßige Beladungszustände während des Verteilungszyklus erfaßt werden. Wenn ein solcher Zustand erfaßt wird, reduziert die Hauptsteuerung die Trommeldrehung für eine endliche Zeitspanne auf die Wasch- oder Reversiergeschwindigkeit, um dann die Trommeldrehzahl erneut auf die Verteilungsdrehzahl hochzubeschleunigen. Dieses erneute beginnen eines Waschgangs über die Verteilungsgeschwindigkeit kann auf Wunsch wiederholt werden, und wenn dann immer noch ein Ungleichgewichts-Zustand vorherrscht, kann die Maschine abgeschaltet werden, um die Beladung von Hand zu korrigieren.
• Die Schaffung einer Einrichtung zur Bereitstellung der in Verbindung mit der Hauptsteuerung 12, der Schnittstelle 14 und des Treibers veränderlicher Frequenz 16 beschriebenen Funktionen liegt im Rahmen des Könnens eines Durchschnittsfachmanns und erfordert keine spezielle Anweisung.

Claims (6)

1. Unwuchtsteuerung für eine Waschmaschine mit einer perforierten Trommel (10), in der Waschgut aufgenommen wird, einer Elektromotor-Antriebseinrichtung (18) zum Drehen der Trommel (10),

einer Hauptsteuereinrichtung (12) für die Maschine mit einer Einrichtung zum Steuern der elektrischen Antriebseinrichtung (18) und der Drehung der Trommel (10), umfassend eine Einrichtung zum Beschleunigen der Drehung der Trommel (10) auf eine relativ hohe Drehzahl, um Flüssigkeit aus dem darin befindlichen Gut durch Zentrifugalkraft auszutreiben; eine Einrichtung zum Ableiten eines zu dem von dem Motor (18) aufgenommenen Strom im Verhältnis stehenden "Echtzeit"-Stromsignals aus der Elektromotor-Antriebseinrichtung (18), wobei der Strom seinerseits im Verhältnis zu dem Drehmoment steht, welches zum Drehen der Trommel (10) erforderlich ist, wobei das Drehmomenterfordernis für den Motor (18) zyklisch im Verhältnis zu einer möglichen Ungleichmäßigkeit in der Beladung innerhalb der sich drehenden Trommel (10) und den dadurch erzeugten Zentrifugalkräften variiert;

eine Einrichtung zum Erzeugen eines "Unwuchtsteuer"-Signals auf der Grundlage des Betrags des "Echtzeit"-Signals;

eine Einrichtung, die auf das "Unwuchtsteuer"-Signal anspricht, um die Drehzahl der Trommel zu verringern und eine Beschädigung der Maschine durch Zentrifugalkräfte zu vermeiden, welche aus einer ungleichmäßigen Beladung resultieren, wenn die Trommel mit der Austreibgeschwindigkeit gedreht wird, gekennzeichnet dadurch daß die Einrichtung zur Erzeugung eines "Unwuchtsteuer"-Signals aufweist:

eine Einrichtung zum Mitteln (22) des "Echtzeit"-Signals, wobei die Zeitkonstante für die Mittelungseinrichtung (22) derart beschaffen ist, daß das ausgegebene "Mittelungs"-Signal im Verhältnis steht zu dem mittleren von dem Motor (18) während einer relativ geringen Anzahl von Drehungen aufgenommenen Strom;

eine Einrichtung zum Abziehen (24) des "Mittelungs"-Signals von dem "Echtzeit"-Signal, um ein "Unwucht-Drehmoment"-Ausgangssignal abwechselnder Polarität zu erhalten, dessen Amplitude im Verhältnis zu den Schwankungen des Motordrehmoments steht, welche aus den durch die Beladungs-Unwucht entstehenden Zentrifugalkräften resultiert; und

eine Einrichtung (28, 30, 32, 34), die auf die Amplitude des "Unwucht- Drehmoment"-Signals, welches eine vorbestimmte Größe (welche eine maximal zulässige Unwucht-Zentrifugalkraft repräsentiert) überschreitet, anspricht, um das "Unwucht-Steuer"-Ausgangssignal zu erzeugen.

2. Unwuchtsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Unwuchtsteuer-Signals gebildet wird durch eine Einrichtung zum Gleichrichten (28) des "Unwucht-Drehmoment"-Signals zu einem Signal mit einer einzigen Polarität und zum Filtern (20) dieses Signals mit einer Zeitkonstanten, welche ein gemitteltes "Unwucht-Drehmoment"-Signal liefert, welches den Unwucht-Drehmoment-Strom über relativ wenige Umdrehungen der Trommel wiederspiegelt, sowie eine Einrichtung zum Erzeugen eines "Referenzsignals", dessen Betrag die maximal zulässige Unwucht-Drehmoment-Beladung repräsentiert, und eine Einrichtung zum Vergleichen (34) des gemittelten "Unwucht-Drehmoment"-Signals und des Referenzsignals zum Erzeugen des "Unwucht-Steuer"-Signals dann, wenn das gemittelte "Unwucht- Drehmoment"-Signal das Referenzsignal übersteigt.

3. Unwuchtsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Mitteln des "Echtzeit"-Signals einen Operationsverstärker (22) aufweist; daß die Differenzbildungseinrichtung einen Differenzverstärker (24) aufweist, wobei das "Echtzeit"-Signal die eine Eingangsgröße und das "Mittelungssignal" die andere Eingangsgröße ist; und die Einrichtung zum Erzeugen des "Unwuchtsteuer"-Signals einen Vollweggleichrichter (28) und ein Tiefpaßfilter (20) aufweist, denen das abwechselnde Polarität aufweisende "Unwucht-Drehmoment"-Signal zugeführt wird, um ein Gleichstrom-"Unwucht-Drehmoment"-Signal zu erhalten, welches über relativ wenige Umdrehungen der Trommel hinweg gemittelt ist, eine Einrichtung zum Erzeugen (32) eines Gleichstrom-"Referenz"-Signals aufweist, dessen Stärke die maximale Unwucht-Drehmoment-Last für den Motor (18) repräsentiert, und eine Einrichtung zum Vergleichen (34) des Referenzsignals mit dem gemittelten "Unwucht-Drehmoment"-Signal und zum Erzeugen des "Unwucht- Steuer"-Signals, wenn das gemittelte "Unwucht-Drehmoment"-Signal das "Referenz"-Signal übersteigt, aufweist.

4. Unwuchtsteuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines "Referenz"-Signals ein an eine Quelle für eine feste Spannung angeschlossenes Potentiometer (82) aufweist, wobei das Ausgangssignal an dem veränderlichen Anzapfpunkt des Potentiometers so eingestellt wird, daß ein "Referenz"- Signal gewünschter Stärke geliefert wird.

5. Unwuchtsteuerung nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtsteuerung außerdem aufweist, einen zweiten Operationsverstärker (26), der zwischen dem Differenzverstärker (24) und dem Vollweggleichrichter (28) liegt, um das "Unwucht-Drehmoment"- Signal zu verstärken, wobei der zweite Operationsverstärker (26) eine Filter-Rückkopplung (62, 64) aufweist, um aus dem "Unwucht-Drehmoment"-Signal Signale mit einer Frequenz zu eliminieren, die wesentlich höher ist als die Frequenz der Verteilungsgeschwindigkeit.

6. Unwuchtsteuerung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (1 l) sich um eine horizontale Achse dreht, die Hauptsteuerung (12) und die Elektromotor-Antriebseinrichtung (18) die Trommel (10) mit einer Drehzahl drehen, die etwa 0,7 "g" für die in ihr befindliche Ladung erzeugt, wodurch die Ladung zur Erleichterung der Waschwirkung reversiert wird, um dann automatisch die Trommel (10) auf eine Verteilungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, die eine Belastung von annähernd zwei "g" während einer begrenzten Zeitspanne erzeugt, und die Drehung der Trommel (10) weiter auf eine Drehzahl beschleunigt, die eine Belastung von einigen "g" für das Austreiben des Hauptanteils der Flüssigkeit aus der Beladung erzeugt; und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal so eingestellt wird, daß ein zulässiges Unwucht-Drehmoment auf einen Wert begrenzt wird, der während der Anfangsbeschleunigung der Trommel (10) erkennbar ist.